第589章 生物人工肾
第589章生物人工肾
“这就是生物人工肾?”
卫康伸出戴着橡胶手套的左手,拿起一个梨子大小的圆柱体,放在手中仔细端详着。
这东西外壳似乎是一层柔性金属,散发着柔和的银白色光泽,手掌隔着橡胶能感受到一股淡淡的凉意,但没有什么坚硬的感觉。
顶端牢牢连着一根粗大的胶管,末端的两个出口,同样也连接着管子,不过却是一大一小两根细一点的管子。
“没错,这就是可以代替肾脏功能,净化血液,将血液中的代谢废物,形成尿液排出体外的人工肾。”
丁冕站在旁边,脸上浮现出一层淡淡的光辉,那是自信的光芒,他侃侃而谈道。
“一直以来,要治愈终末期肾病,就只有肾脏移植这一种方案,而肾源短缺问题,向来都非常严重。”
“随着医学技术的发展,肾移植由人-人同种移植进展到了临床级别的猪-人异种肾脏移植。”
“效果虽然还可以,世界上第一例猪-人肾脏移植患者,术后20分钟就成功产生了尿液,移植的猪肾脏也在体内存活了74小时,没有出现急性排斥反应。”
“患者后来因为大出血而死亡,但无论怎么说,都给异种移植打开了一扇大门。”
“当然,这样的解决办法也有着不小的隐患,中长期的排异反应还无法预估。”
“因此,科学家不死心地将目光转向了人工肾。”
“血液透析仪能够缓解尿毒症危机,替代肾脏的功能,但也有价格昂贵,感染,凝血,扎针痛苦,便利性差等诸多不便,如果人工肾研发成功,必然能解决这些难题。”
“说起人工肾,我们就要先了解一下肾脏的基本功能。”
“人体的肾脏有200万肾小球和肾小管细胞,承担着代谢的重任,前者过滤血液,拦截特定分子,形成筛选功能,后者拥有重吸收功能,能够再次吸收水和电解质,形成最终的尿液。”
“我们的人工肾就模拟了肾小球和肾小管的功能,达到跟肾脏一样的效果。”
“它上面的管子与动脉相连,动脉血流入人工肾内,首先经过‘血液过滤器’,也就是人工肾小球,里面有专门设计的有孔纳米过滤膜,可以允许特定的分子通过,拦截其他都拦截下来。”
“过滤后的血液,继续通过生物反应器,里面的硅胶膜上有培养出来的活体肾小管细胞,以及一些其他成分,可以模拟肾小管的‘重吸收’功能。”
“最后,下面的两根管子,粗一点的连接静脉血管,将健康的血液再输送回去,另一根细一点的管子则连接膀胱,将充满代谢废物的尿液排出体外。”
“这一整套设备,能够完全代替肾脏的功能。”
“它最大的亮点就在于,过滤机制是完全模仿人体的肾脏工作模式,因此效率很高,这么大小的一个人工肾,24小时下来,能够形成800毫升左右的尿液,这个效率已经很接近真正的肾脏了。”
“您手上的这个人工肾,每分钟能接收300毫升的血液输入,90%都会被血液过滤器过滤掉,形成30毫升的原尿,最后经过重吸收功能过滤,成为尿液的只有0.6毫升左右。”
“当然,这个人工肾目前是为动物实验打造的,所以做得小了点,如果要植入人体的话,会做得更大一点,更好地满足人体的需求。”
“这样的效率,比起目前尿毒症的主要治疗方式——血液透析,要高上许多,同时也方便许多。”
“患者每天做透析的话,要在透析机旁边呆上好几个小时,再加上排队等待时间,一天下来不剩多少时间了。大大制约了人身自由,很多事情都没法做,甚至连工作都不得不放弃。”
“而我们的人工肾,只要植入体内,就能代替肾脏,使患者恢复正常的生活,他们甚至连尿袋也不需要了。”
丁冕一口气说完这一大段话,露出了志得意满的笑容。
卫康笑道:“干得漂亮,你们当初是怎么想起搞这玩意的,我记得好像人工肾项目没有立项吧。所以是你们自己偷着搞的?”
丁冕脸色一变,连忙说道:“说起来,我们当时做人工肾,完全是一个意外。”
“它其实是人工膀胱项目的额外收获。”
“做人工膀胱的时候,因为过滤血液生成尿液,所以我做了一套模拟泌尿系统,不过一直都没办法解决重吸收的问题,导致尿液过滤不彻底,里面有血液残留。”
“后来利用干细胞培养了一批肾小管细胞,又加了点料,增强了吸收功能,才解决这个问题。”
“完事后太兴奋了,也没想着先给项目立项,直接就找了条狗,做了个成品放进去。”
“结果实验成功了,狗在切除一个肾以后,体内的人工肾同样行使起了肾脏的功能,泌尿功能没有任何衰减。”
“这意味着一种无血泵,可自行调节水盐平衡,可植入的通用型植入式生物人工肾的出现,并已经在动物模型中取得了成果。”
说到这里,丁冕挠了挠头发,憨憨一笑道。
“呵呵,我们也是这时候才知道,居然歪打正着,把人工肾做出来了。”
卫康面露惊讶之色,忍不住赞叹道。
“没想到人工膀胱项目还能顺便孵化一个人工肾,真是无心插柳柳成荫啊。”
“你们真的很棒,三清有伱们这样的科学家,我感到深深的自豪。”
他看着手上盈盈一握的人工肾,突然发现好像缺了点什么。
“这设备就只有三根管子吗?没有其他外接的东西了?电源线什么的都没有吗?”
丁冕微笑着摇了摇头:“没有,它是物理和化学的完美结晶,充满了简洁之美,没有任何多余的东西。”
卫康疑惑道:“你刚才说里面只有血液过滤器和生物反应器,那动力源在哪呢?整个设备由什么来驱动呢?电能?生物能?还是其他?”
丁冕摆了摆手,笑着解释道。
“我们利用了人体正常的血压差作为血流过滤的动力来源,这样就不需要使用血液泵,大大减少了体积,也不需要额外的能量,所以能够植入人体,并且在体内长期工作。”
卫康点点头,又看了一眼旁边沉默不语的薛珅,不由大感欣慰。
“你们两个能联手开发新项目,我非常高兴。”
“这个人工肾里面用到的过滤膜,还有利用血压差作为动力源,都是物理方面的功能,八成就是薛珅的手笔了吧。”
丁冕连连点头,对小伙伴不吝夸奖。
“没错,全靠薛哥出力,这项目才能这么顺利。”
“薛哥开发了一种纳米级的硅孔膜,跟肾小球细胞十分相似,可以阻止大分子通过,允许小分子通过。”
“还有生物反应器里的硅胶膜,有利于肾小管细胞保持活性,到了关键性的作用。”
“除此之外,实验过程中用到的很多数据,他也从物理的角度给出了很多优化意见,帮助很大。”
卫康正要点头,忽然又想起了一个问题,问道。
“我知道人体的肾脏细胞属于永久性细胞,代偿能力特别强,受损也可以自发进行修复,但是如果彻底坏了,就无法恢复了,这也导致了尿毒症的发生。”
“而这个生物反应器,里面的生物反应器,主要成分都是肾小管细胞,听起来是不错,可是它都是人工培养的细胞,代偿能力肯定比不上真正的肾脏细胞,那难道不会死亡吗?”
“到了一定时间,这些细胞如果硬化坏死了,那怎么办?”
“所以是需要定期更换吗?还是怎样?”
“如果定期更换的话,那它的应用前景可能会比较有限,也算不上真正的植入式生物人工肾。”
丁冕听到这一连串问题,脸上的笑容顿时消失不见,脑袋也如同霜打的茄子一般,焉了下来。
他长长叹了口气,低声道:“卫总,确实有这个问题。我们虽然能够延长肾小管细胞的存活期限,但毕竟放在一个封闭的设备中,生物活性属实有限。”
“而且高强度使用的话,细胞自身也没办法进行代偿和修复。”
“时间一久,它肯定会失活,但是具体时间不好估计,要看使用情况。”
“我们做过测试,最低大概六个月后,肾小管细胞就会开始发生玻璃样变,无法完成既定的功能。”
“这种情况下,只有更换生物反应器,才能继续使用。”
“除此之外,还有一个设备维护的问题,时间久了,不但肾小管细胞会出问题,就连硅孔膜,在血透过程中也容易造成血栓,导致滤过功能下降。”
“人工肾虽然研究出来了,动物实验也成功了,但这两个问题也确实存在。”
“未来还需要长期实验,观察不良反应,以及植入后的长期预后。”
卫康笑了笑,说道:“无妨,既然发现了问题,也就有了一个努力的方向,我相信未来的某一天,你们一定能解决这个问题。”
他露出若有所思的神情,沉吟着说道。
“也许我们可以把它做成非植入式的人工肾,起码它非常轻巧,功能又很强大,可以替代大部分的肾脏功能。”
“患者可以像挂尿袋一样,把它挂在身上,这样每天都能排尿,而不是憋上两天再去做透析。要知道对于重度患者,可能多憋几个小时,就容易发生不测。”
“这东西也许可以把患者从透析机上解救下来,让他们能够过上正常的生活,再度拥有一丝体面。”
丁冕眼睛一亮,脱口而出道:“卫总,你说得对啊,我光想着一步到位去了。”
“这个人工肾,也许现在不能彻底解决病人的问题,但起码可以逐步改善他们的生活啊。”
“饭要一口一口吃,路也要一步一步走,先考虑解决问题,再想办法把问题解决得更漂亮。”
“不过您放心,我还是会和薛哥一起,继续努力,看看能不能把人工肾做成植入式的完成品吧。”
薛珅也赶紧拍着胸脯打包票。
“卫总您放心,做项目嘛,肯定都是阶段性成果,一步一步来,我们就先把非植入式人工肾做出来,然后再攻关植入式人工肾。”
卫康微微一笑,将手中的人工肾轻轻放在工作台上,在实验室内东张西望起来。
“那个植入人工肾的实验犬呢?带我去看看它怎么样了。”
“在另一个房间,我带您过去。”丁冕连忙说道。
三人来到另一个房间,里面一整面墙都是密密麻麻的笼子,关着各种实验动物。
卫康一眼就看到最下面一排笼子里的小狗。
小狗本来趴在笼子里,看到有人进来,立马站了起来,毛茸茸的脑袋使劲往外挤,发出呜呜的叫唤声。
丁冕讶然道:“今天狗看起来精神多了,看来前几天是刚做完手术,还在恢复期,现在已经完全康复了。”
他本来还有点担心,生怕老板看到一个病恹恹,有气没力的小狗,没想到短短一两天时间,小狗就恢复了活泼,顿时心中大定。
于是继续说道:“传统肾脏移植后,需要长期使用免疫抑制剂,但这只狗只吃了抗血小板药物,没有接受免疫抑制剂治疗。”
“跟肾衰的大型动物模型相比,人工肾可以显著改善狗的血容量,排出多余的体液。”
卫康走过去,轻抚狗头。
小狗伸出舌头舔着他的手,一双湿漉漉的大眼睛,看起来充满了灵性。
卫康查看了一下小狗身上的伤口,发现已经好得差不多了,外表看不出什么明显的痕迹。
轻轻按压,倒是能在腰腹部位感受到一点硬度。
只不过他不敢使劲,怕小狗吃痛,不一会就收回了双手。
“不错,看来我们的第一位患者状态很好,接下来就继续观察吧。”
“如果那两个问题一直不能解决的话,恐怕就只能再来一刀,把植入的人工肾从狗体内取出来,做成外置式人工肾了。”
卫康心里想着,顿时生出几分期待。
“等到进入临床,那些终末期肾病患者,就能彻底摆脱透析机,用上方便高效的人工肾了。”
“这样的场面,想想还有些激动呢。”
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“这就是生物人工肾?”
卫康伸出戴着橡胶手套的左手,拿起一个梨子大小的圆柱体,放在手中仔细端详着。
这东西外壳似乎是一层柔性金属,散发着柔和的银白色光泽,手掌隔着橡胶能感受到一股淡淡的凉意,但没有什么坚硬的感觉。
顶端牢牢连着一根粗大的胶管,末端的两个出口,同样也连接着管子,不过却是一大一小两根细一点的管子。
“没错,这就是可以代替肾脏功能,净化血液,将血液中的代谢废物,形成尿液排出体外的人工肾。”
丁冕站在旁边,脸上浮现出一层淡淡的光辉,那是自信的光芒,他侃侃而谈道。
“一直以来,要治愈终末期肾病,就只有肾脏移植这一种方案,而肾源短缺问题,向来都非常严重。”
“随着医学技术的发展,肾移植由人-人同种移植进展到了临床级别的猪-人异种肾脏移植。”
“效果虽然还可以,世界上第一例猪-人肾脏移植患者,术后20分钟就成功产生了尿液,移植的猪肾脏也在体内存活了74小时,没有出现急性排斥反应。”
“患者后来因为大出血而死亡,但无论怎么说,都给异种移植打开了一扇大门。”
“当然,这样的解决办法也有着不小的隐患,中长期的排异反应还无法预估。”
“因此,科学家不死心地将目光转向了人工肾。”
“血液透析仪能够缓解尿毒症危机,替代肾脏的功能,但也有价格昂贵,感染,凝血,扎针痛苦,便利性差等诸多不便,如果人工肾研发成功,必然能解决这些难题。”
“说起人工肾,我们就要先了解一下肾脏的基本功能。”
“人体的肾脏有200万肾小球和肾小管细胞,承担着代谢的重任,前者过滤血液,拦截特定分子,形成筛选功能,后者拥有重吸收功能,能够再次吸收水和电解质,形成最终的尿液。”
“我们的人工肾就模拟了肾小球和肾小管的功能,达到跟肾脏一样的效果。”
“它上面的管子与动脉相连,动脉血流入人工肾内,首先经过‘血液过滤器’,也就是人工肾小球,里面有专门设计的有孔纳米过滤膜,可以允许特定的分子通过,拦截其他都拦截下来。”
“过滤后的血液,继续通过生物反应器,里面的硅胶膜上有培养出来的活体肾小管细胞,以及一些其他成分,可以模拟肾小管的‘重吸收’功能。”
“最后,下面的两根管子,粗一点的连接静脉血管,将健康的血液再输送回去,另一根细一点的管子则连接膀胱,将充满代谢废物的尿液排出体外。”
“这一整套设备,能够完全代替肾脏的功能。”
“它最大的亮点就在于,过滤机制是完全模仿人体的肾脏工作模式,因此效率很高,这么大小的一个人工肾,24小时下来,能够形成800毫升左右的尿液,这个效率已经很接近真正的肾脏了。”
“您手上的这个人工肾,每分钟能接收300毫升的血液输入,90%都会被血液过滤器过滤掉,形成30毫升的原尿,最后经过重吸收功能过滤,成为尿液的只有0.6毫升左右。”
“当然,这个人工肾目前是为动物实验打造的,所以做得小了点,如果要植入人体的话,会做得更大一点,更好地满足人体的需求。”
“这样的效率,比起目前尿毒症的主要治疗方式——血液透析,要高上许多,同时也方便许多。”
“患者每天做透析的话,要在透析机旁边呆上好几个小时,再加上排队等待时间,一天下来不剩多少时间了。大大制约了人身自由,很多事情都没法做,甚至连工作都不得不放弃。”
“而我们的人工肾,只要植入体内,就能代替肾脏,使患者恢复正常的生活,他们甚至连尿袋也不需要了。”
丁冕一口气说完这一大段话,露出了志得意满的笑容。
卫康笑道:“干得漂亮,你们当初是怎么想起搞这玩意的,我记得好像人工肾项目没有立项吧。所以是你们自己偷着搞的?”
丁冕脸色一变,连忙说道:“说起来,我们当时做人工肾,完全是一个意外。”
“它其实是人工膀胱项目的额外收获。”
“做人工膀胱的时候,因为过滤血液生成尿液,所以我做了一套模拟泌尿系统,不过一直都没办法解决重吸收的问题,导致尿液过滤不彻底,里面有血液残留。”
“后来利用干细胞培养了一批肾小管细胞,又加了点料,增强了吸收功能,才解决这个问题。”
“完事后太兴奋了,也没想着先给项目立项,直接就找了条狗,做了个成品放进去。”
“结果实验成功了,狗在切除一个肾以后,体内的人工肾同样行使起了肾脏的功能,泌尿功能没有任何衰减。”
“这意味着一种无血泵,可自行调节水盐平衡,可植入的通用型植入式生物人工肾的出现,并已经在动物模型中取得了成果。”
说到这里,丁冕挠了挠头发,憨憨一笑道。
“呵呵,我们也是这时候才知道,居然歪打正着,把人工肾做出来了。”
卫康面露惊讶之色,忍不住赞叹道。
“没想到人工膀胱项目还能顺便孵化一个人工肾,真是无心插柳柳成荫啊。”
“你们真的很棒,三清有伱们这样的科学家,我感到深深的自豪。”
他看着手上盈盈一握的人工肾,突然发现好像缺了点什么。
“这设备就只有三根管子吗?没有其他外接的东西了?电源线什么的都没有吗?”
丁冕微笑着摇了摇头:“没有,它是物理和化学的完美结晶,充满了简洁之美,没有任何多余的东西。”
卫康疑惑道:“你刚才说里面只有血液过滤器和生物反应器,那动力源在哪呢?整个设备由什么来驱动呢?电能?生物能?还是其他?”
丁冕摆了摆手,笑着解释道。
“我们利用了人体正常的血压差作为血流过滤的动力来源,这样就不需要使用血液泵,大大减少了体积,也不需要额外的能量,所以能够植入人体,并且在体内长期工作。”
卫康点点头,又看了一眼旁边沉默不语的薛珅,不由大感欣慰。
“你们两个能联手开发新项目,我非常高兴。”
“这个人工肾里面用到的过滤膜,还有利用血压差作为动力源,都是物理方面的功能,八成就是薛珅的手笔了吧。”
丁冕连连点头,对小伙伴不吝夸奖。
“没错,全靠薛哥出力,这项目才能这么顺利。”
“薛哥开发了一种纳米级的硅孔膜,跟肾小球细胞十分相似,可以阻止大分子通过,允许小分子通过。”
“还有生物反应器里的硅胶膜,有利于肾小管细胞保持活性,到了关键性的作用。”
“除此之外,实验过程中用到的很多数据,他也从物理的角度给出了很多优化意见,帮助很大。”
卫康正要点头,忽然又想起了一个问题,问道。
“我知道人体的肾脏细胞属于永久性细胞,代偿能力特别强,受损也可以自发进行修复,但是如果彻底坏了,就无法恢复了,这也导致了尿毒症的发生。”
“而这个生物反应器,里面的生物反应器,主要成分都是肾小管细胞,听起来是不错,可是它都是人工培养的细胞,代偿能力肯定比不上真正的肾脏细胞,那难道不会死亡吗?”
“到了一定时间,这些细胞如果硬化坏死了,那怎么办?”
“所以是需要定期更换吗?还是怎样?”
“如果定期更换的话,那它的应用前景可能会比较有限,也算不上真正的植入式生物人工肾。”
丁冕听到这一连串问题,脸上的笑容顿时消失不见,脑袋也如同霜打的茄子一般,焉了下来。
他长长叹了口气,低声道:“卫总,确实有这个问题。我们虽然能够延长肾小管细胞的存活期限,但毕竟放在一个封闭的设备中,生物活性属实有限。”
“而且高强度使用的话,细胞自身也没办法进行代偿和修复。”
“时间一久,它肯定会失活,但是具体时间不好估计,要看使用情况。”
“我们做过测试,最低大概六个月后,肾小管细胞就会开始发生玻璃样变,无法完成既定的功能。”
“这种情况下,只有更换生物反应器,才能继续使用。”
“除此之外,还有一个设备维护的问题,时间久了,不但肾小管细胞会出问题,就连硅孔膜,在血透过程中也容易造成血栓,导致滤过功能下降。”
“人工肾虽然研究出来了,动物实验也成功了,但这两个问题也确实存在。”
“未来还需要长期实验,观察不良反应,以及植入后的长期预后。”
卫康笑了笑,说道:“无妨,既然发现了问题,也就有了一个努力的方向,我相信未来的某一天,你们一定能解决这个问题。”
他露出若有所思的神情,沉吟着说道。
“也许我们可以把它做成非植入式的人工肾,起码它非常轻巧,功能又很强大,可以替代大部分的肾脏功能。”
“患者可以像挂尿袋一样,把它挂在身上,这样每天都能排尿,而不是憋上两天再去做透析。要知道对于重度患者,可能多憋几个小时,就容易发生不测。”
“这东西也许可以把患者从透析机上解救下来,让他们能够过上正常的生活,再度拥有一丝体面。”
丁冕眼睛一亮,脱口而出道:“卫总,你说得对啊,我光想着一步到位去了。”
“这个人工肾,也许现在不能彻底解决病人的问题,但起码可以逐步改善他们的生活啊。”
“饭要一口一口吃,路也要一步一步走,先考虑解决问题,再想办法把问题解决得更漂亮。”
“不过您放心,我还是会和薛哥一起,继续努力,看看能不能把人工肾做成植入式的完成品吧。”
薛珅也赶紧拍着胸脯打包票。
“卫总您放心,做项目嘛,肯定都是阶段性成果,一步一步来,我们就先把非植入式人工肾做出来,然后再攻关植入式人工肾。”
卫康微微一笑,将手中的人工肾轻轻放在工作台上,在实验室内东张西望起来。
“那个植入人工肾的实验犬呢?带我去看看它怎么样了。”
“在另一个房间,我带您过去。”丁冕连忙说道。
三人来到另一个房间,里面一整面墙都是密密麻麻的笼子,关着各种实验动物。
卫康一眼就看到最下面一排笼子里的小狗。
小狗本来趴在笼子里,看到有人进来,立马站了起来,毛茸茸的脑袋使劲往外挤,发出呜呜的叫唤声。
丁冕讶然道:“今天狗看起来精神多了,看来前几天是刚做完手术,还在恢复期,现在已经完全康复了。”
他本来还有点担心,生怕老板看到一个病恹恹,有气没力的小狗,没想到短短一两天时间,小狗就恢复了活泼,顿时心中大定。
于是继续说道:“传统肾脏移植后,需要长期使用免疫抑制剂,但这只狗只吃了抗血小板药物,没有接受免疫抑制剂治疗。”
“跟肾衰的大型动物模型相比,人工肾可以显著改善狗的血容量,排出多余的体液。”
卫康走过去,轻抚狗头。
小狗伸出舌头舔着他的手,一双湿漉漉的大眼睛,看起来充满了灵性。
卫康查看了一下小狗身上的伤口,发现已经好得差不多了,外表看不出什么明显的痕迹。
轻轻按压,倒是能在腰腹部位感受到一点硬度。
只不过他不敢使劲,怕小狗吃痛,不一会就收回了双手。
“不错,看来我们的第一位患者状态很好,接下来就继续观察吧。”
“如果那两个问题一直不能解决的话,恐怕就只能再来一刀,把植入的人工肾从狗体内取出来,做成外置式人工肾了。”
卫康心里想着,顿时生出几分期待。
“等到进入临床,那些终末期肾病患者,就能彻底摆脱透析机,用上方便高效的人工肾了。”
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